Когнитивная психология тривоас! Москва, 1996 ббк88 C60

ассоцианизм когнитивная карта когнитивная модель концептуальная наука модель обработки информации внутренняя репрезентация

изоморфизм

восприятие

процесс

структура

1ение

Обнаружение сенсорных сиг­налов

Распознавание паттернов Внимание

Ибо внутри, снаружи, рядом, над, и под —see лишь волшебный театр теней. Идет в шкатулке представление, горит свеча - то солнца круг, и мы — фантомы водим хоровод, входя на свет и исчезая снова .

— Омар Хайям

...всего Могущественного мира ушей и глаз — того, что ими частью создан, и ими же воспринят... .

— Вильям Вордсворт

Обнаружение

сенсорных сигналов

В Этой главе мы рассмотрим, как человек-наблюдатель собирает ин­формацию об окружении, и обсудим некоторые начальные этапы про­цесса обработки этой информации.

Изучение человеческого познания мы начинаем с обнаружения сен­сорных сигналов потому, что это начальный этап обработки информации, и еще потому, что элементы этого этапа относительно конкретны и осяза­емы и их поэтому легче понять. Мы видим, слышим, обоняем, чувствуем вкус, ощущаем явления мира, и все это — первое звено в цепи событий, к которым далее относятся: кодирование информации, ее хранение и пре­образование, мышление и, наконец, ответная реакция на эту информацию; последняя, в свою очередь, приводит к появлению новых сенсорных при­знаков, что может вновь запустить указанный цикл. Как показано на Рис.2.1, физическая энергия, попадая в ограниченную зону обнаружения челове­ка, воздействует на органы чувств, затем преобразуется (конвертируется в нервную энергию), задерживается ненадолго в сенсорном хранилище, потом она может быть передана системам памяти для обработки, резуль­таты которой могут вызвать ответные реакции, которые затем станут час­тью стимульного поля, подлежащего дальнейшей обработке. (В большей части этой книги в основйом будут рассматриваться очень сложные и абстрактные процессы обработки информации в системах памяти.)

Не следует забывать, что путь информации, показанный на Рис.2.1, как и на других схемах данной книги,— это репрезентация; в данном слу­чае — репрезентация гипотетических этапов обработки информации. Не надо думать, что мозг устроен более или менее так, как здесь изображено. Просто эта модель, как и многие последующие, удобна в качестве нагляд­ного представления различных этапов обработки информации, постулиру­емых в когнитивной психологии.

Перцептивные процессы интересуют когнитивных психологов по не­скольким причинам: (^Предполагается, что когнитивные явления "выс­шего порядка" — например, мышление, память, семантическая организа­ция — являются следствиями событий, происходящих вне организма. (Сле­довательно, изучение распознавания сенсорных сигналов может дать ключ к пониманию того, как развиваются эти явления высшего порядка.) (2)Есть данные, свидетельствующие о том, что интеллектуальная история наблю­дателя и его потребности влияют на обнаружение сенсорных сигналов. (З)Если информация хранится в памяти в виде абстракций, то знание "ре­альной" природы ощущений может помочь определить вид и степень этих абстракций (т.е. насколько они далеки от "реальности").

'^Ш+иконическое/ jjlj /эхоическое

аружение и интерпретация сенсорных сигналов

Эта глава охватывает три аспекта перцептивных явлений: (ОСенсор-ное восприятие стимулов как таковое; (2)Объем восприятия; и (З)Стадии восприятия.

Ощущение и вослриял

Мы познаем мир при помощи органов чувств. Наши знания изначально имеют чувственную природу; стимулы, интенсивность которых выше оп­ределенного уровня, активируют чувствительные рецепторы. Что проис­ходит дальше с этими ощущениями — в большой степени зависит от на­шего знания мира. Термин ощущение относится к первоначальному опы­ту, возникающему в результате элементарных видов стимуляции¹. Изуче­ние ощущений обычно связано с устройством органов'чувств (уха, глаза и т.д.) и со стимулами, воздействующими на эти органы. С другой стороны, в восприятии участвуют высшие когнитивные механизмы, интерпретиру­ющие сенсорную информацию. Когда мы читаем книгу, слушаем концерт, получаем сеанс массажа, нюхаем одеколон или едим икру, мы "пережива­ем" нечто гораздо большее, чем непосредственную сенсорную стимуля­цию. Каждое из этих сенсорных событий обрабатывается в контексте на­ших знаний о мире; наш предшествующий опыт придает смысл простым ощущениям.

Явления внешнего мира обнаруживаются сенсорной системой. Эта система включает пять видов чувствительности: зрение, слух, обоняние, осязание и вкус. Каждый из наших органов чувств преобразует воздей­ствия стимулов в нервную энергию.

Очевидно, что в сенсорной системе расположено место встречи наше­го внутреннего мира с внешней реальностью. Изучение связи между фи­зическими изменениями в окружающем мире и психическими пережива­ниями, связанными с этими изменениями, занимает большую и важную часть психологии. Однако мы ограничим наше изучение психофизики все­го несколькими темами. Первой из них станет понятие о сенсорном поро­ге, в связи с которым будет рассмотрен вопрос: Сколько требуется энер­гии, чтобы произошло обнаружение? Следующей темой будут: теория об­наружения сигналов, современный подход к сенсорному порогу и теория информации и связи. Заключительной темой этого раздела будет вопрос: Сколько информации можно воспринять за короткое время?

Вопрос о том, где кончается ощущение и начинается восприятие, об­суждался долго, и нет необходимости вспоминать здесь его историю. Важ­но сознавать наличие этих двух компонентов в перцептивном процессе и их взаимозависимость.

Дихотомия между сенсорным опытом и перцептивной интерпретацией этого опыта заняла центральное место в исследованиях восприятия и про­должает занимать многих когнитивных психологов. Одним из методов ис­следования является измерение физического и психологического качества одних и тех же сенсорных стимулов. Иногда эти две меры реальности,

'Здесь и далее под стимуляцией подразумевается воздействие внешнего фи­зического агента (стимула) на органы чувств.— Прим. ред.

Обнаружение сенсорных сигна

Рис. 2.2. Иллюзия Мюлле-ро-Лойера. Отрезки линий но фигуре А имеют равную длину; отрезки линий на фи­гуре В кажутся равными, но на сомом деле они не рав­ны.

"объективная" и воспринимаемая, не совпадают, например, в случае ил­люзий восприятия. В работах по восприятию хорошо известна иллюзия Мюллера-Лайера (Рис.2.2), в которой два равных отрезка видятся нерав­ными. Хотя есть как минимум дюжина теорий, объясняющих эту иллюзию (Boring, 1942), очень похоже, что на самом деле она связана как раз с тем, что в прошлом опыте у нас сложилась установка считать некоторые фор­мы находящимися дальше, а некоторые — ближе. Более сложную иллю­зию можно увидеть на картине Мориса С.Эшера, изображенной на Рис.2.3. Здесь зрительные признаки близости и удаленности оказываюся несовме­стимыми с движением потока воды.

Взаимосвязь между восприятием и предшествующим знанием о мире проявляется не только в простых геометрических иллюзиях, но также при интерпретации научных данных. На Рисунке 2.4А показано расположение ям для столбов, найденных при археологических раскопках. Если ваши знания об изучаемом племени привели вас к гипотезе, что их хижины были прямоугольными, вы будете склонны "видеть" или интерпретиро­вать расположение ям так, как это показано на Рисунке 2.4В. И наоборот, если у вас другая гипотеза, вы будете склонны интерпретировать располо­жение ям иначе — как на Рисунке 2.4С. В качестве упражнения было бы полезно попытаться вычертить расположение хижин, исходя из предполо­жения, что они были треугольными, и соответственно отбирая "существен­ные" и "несущественные" ямы.

Наш взгляд на перцептивные процессы, таким образом, состоит в том, что обнаружение и интерпретация реальности определяются как энергией стимула, воздействующего на органы чувств, так и знаниями, предшеству­ющими текущему опыту. Во многих когнитивных исследованиях затраги­вается вопрос о том, насколько мы искажаем сенсорную информацию. Как нам представляется теперь, хранимое в нашей памяти зачастую есть на­бор абстрактных репрезентаций реальности. Видимо, ключ к пониманию процессов обработки сенсорной информации и ее когнитивных интерпре­таций лежит в абстрагировании информации. На уровне ощущений ин­формация очень конкретна, тогда как на уровне интерпретации она как правило абстрактна. Наш взгляд на мир определяется одновременно тем, что мы знаем (в абстрактном смысле) и тем, что мы чувствуем (в конкрет­ном смысле). Во всей книге — особенно при рассмотрении семантической памяти — мы будем расширять это представление. Сейчас, однако, обра­тимся к другому аспекту восприятия сенсорной информации.

груженые u интерпретация сенсорных сигналов



Рис. 2.3. "Во

под" М.С.Эше/

Обнаружение сенсорных сиена^

Удобно представлять себе различные эле­менты сенсорной системы в виде каналов, открытых для внешней реальности. Выс­шим уровням обработки доступны только те ощущения, которые обеспечиваются работой рецепторов, а поскольку воспри­имчивость этой системы ограничена, наши знания неизбежно также ограничены. По­хоже, что мы преувеличиваем важность тех деталей физического мира, которые можем обнаружить, и недооцениваем важ­ность тех, что нами не обнаруживаются или требуют специальных фильтров для их преобразования. Как изменился бы наш взгляд на "реальность", если бы мы могли ^:'видеть" в инфракрасном диапазоне, но не могли бы "видеть" обычно видимую часть :пектра? Был бы тогда наш распорядок дня

рог Уверенность в том, что осознание ощущения наступает тогда, когда энер-

Взаимосвязь между энергией стимула и результирующим ощущением не столь уж проста. Типичный пример взаимосвязи между вероятностью обнаружения и интенсивностью стимула показан на Рис.2.5. Если бы сен­сорные пороги были "чистыми" и дискретными и если бы наши методики измерений были совершенными, то мы получили бы функции вроде тех, что показаны на Рис.2.6.

Если бы испытуемый находился в таких идеальных для сенсорного обнаружения условиях, то при воздействии определенной величины све­товой или звуковой энергии, давления, вкусовых агентов или других сти­мулов, он бы постоянно отмечал наличие у себя ощущений. Очевидно, однако, что суждения о наличии ощущений основаны не только на физи­ческой природе стимула, но также на процессах принятия решений испы­туемым, которые, в свою очередь, зависят от сложного набора когнитив­ных механизмов. Испытуемый оценивает величину необработанной надпо-

гружение и интерпретация сенсорных сигналов

роговой энергии по тому, дает ли она достаточно интенсивный стимул, чтобы вызвать позитивную реакцию. Субъективная оценка тесно связана с непосредственными психологическими последствиями стимуляции, а так­же со знакомством испытуемого с такого рода событиями. На ощущения человека оказывают влияние не только когнитивные механизмы высшего порядка (память, значение, мышление); кроме этого, стимул или сигнал может иметь неустойчивые характеристики, искажающие его обнаруже­ние и интерпретацию. Даже в полностью контролируемых лабораторных условиях невозможно устранить все "шумы" (посторонние стимулы). Это аналогично шумам, генерируемым высокочувствительными лабораторны­ми приборами. Мощный усилитель, способный улавливать и усиливать самые слабые сигналы, сам по себе может генерировать помеху, которая ошибочно принимается за ответную реакцию испытуемого. Многим звуко-инженерам случалось ловить сигналы местного передатчика вместо тща­тельно контролируемых сигналов, генерируемых в лаборатории.



Рис. 2.5. Типичная зависи­мость вероятности обнаруже­ния стимула от его интенсив­ности.



Рис. 2.6. Идеализированная зависимость вероятности об­наружения от интенсивности стимула.

Обнаружение сенсорных сигнал

otter сигнала

упомянутые "посторонние стимулы"³. Если он примет шум за самолет, то будет виноват в ложной тревоге; если он примет самолет за шум, то будет виновен в "пропуске" — серьезном нарушении долга. Только два случая из всех являются допустимыми; один из них — это "правильное обнару­жение", а другой — "правильное отрицание", т.е. когда самолеты приня­ты за самолеты, а шум принят за шум. Эти отношения показаны в Табл.2.1.

С учетом этой простой модели мы начинаем понимать, что пороги яв­ляются элементами сложного опыта человека, когда требуется принимать решение на основании неоднозначных и/или труднообнаруживаемых сти­мулов. Кроме интенсивности стимула еще два фактора влияют на реше­ния об обнаружении: ожидание наблюдателя — появится или не появится сигнал (в нашем случае — самолет), и что последует за принятием реше­ния — наказание или вознаграждение.

Ожидание может возникнуть у испытуемого в результате инструкти­рования ("Протри глаза: осложнение обстановки на Ближнем Востоке") или предшествующего знания ("В это время года множество гусей переле­тает на юг" или "Несколько часов назад я видел стаю птиц; должны по­явиться еще").*

В лаборатории влиянием обоих факторов можно манипулировать и измерять их, хотя второе труднее. В случае с радаром пропуск или лож­ная тревога дежурного приведут соответственно к трагедии или пустым расходам. В лаборатории можно оценить влияние ожидаемой награды или наказания на обнаружение сигнала путем манипулирования "частотой оплаты". Например, мы можем попросить нашего испытуемого идентифи­цировать некоторый признак зрительного поля, который случайно появля­ется в половине всех проб. Если он правильно определяет, что признак

'Термины "сигнал" и "шум" заимствованы из электроники, где "сигнал" озна­чает закономерно изменяющийся электрический импульс, а "шум" означает всякую помеху, маскирующую или снижающую его качество. Психологи в общем приняли эти определения, несколько видоизменив их. Понятие "сигна­ла" стало означать тот стимул, который испытуемого просят идентифициро­вать, а понятие "шум" — тот стимульный контекст, в котором может по­явиться сигнал. Шум может иметь как внутренние источники, например, в результате случайной нервной активности, или внешние, например, в виде

Обнаружение сенсорных, сигн

действительно присутствует (или отсутствует), мы платим ему пять цен­тов, но если он допускает пропуск или дает ложный положительный ответ (ложную тревогу), мы вычитаем у него пять центов. Платежная матрица по такой схеме будет симметричной — как это показано на Рис.2.7А. Если же мы изменим правила оплаты, так чтобы он получал 25 центов за пра­вильное обнаружение (Рис.2.7В), а в остальных случаях — все как в пер­вой схеме, то ответы "Есть признак" будут встречаться чаще. А если мы наоборот, будем платить по 25 центов за отрицательный ответ, когда при­знак действительно отсутствует (Рис.2.7С), а выплаты в остальных случа­ях оставим как в первой схеме, то чаще будут встречаться ответы "Нет признака".

Другой фактор обнаружения — это интенсивность сигнала. Мощный или недвусмысленный сигнал легче обнаружить, чем слабый и неоднознач­ный. Этот фактор не так уж необычен для нашей жизни: предположим, что вы находитесь где-нибудь в общественном месте, скажем на вечеринке и замечаете кого-то противоположного пола, кто часто встречается с вами взглядом через всю комнату. Как бы вы интерпретировали этот сигнал? Как стимул к дальнейшим социальным контактам? Не надо ли вам подой­ти к этому человеку и представиться? Чем определяется ваше поведение? Согласно теории обнаружения сигналов, вы скорее всего будете реагиро­вать в свете ваших предыдущих знаний (и, в данном случае, желаний), вероятного вознаграждения (и.ли наказания) и интерпретируемой силы "пришедшего" взгляда. Наиболее четко эти параметры можно идентифи­цировать и изучить экспериментально в лабораторных условиях, и хотя обстановка там будет не столь романтичной, как в социальной среде, оче­видно легче будет определить экспериментальные переменные и безуслов­но их контролировать.